在环境污染治理与绿色化学领域,如何高效、环保地处理工业废水中的顽固污染物一直是科学界关注的焦点。近日,研究所全国高校“双带头人”教师党支部书记“强国行”专项行动团队在这一领域取得重要突破。成功设计并制备了一种基于钨氧化物与石墨相氮化碳的等离子体异质结构催化剂,在无需任何化学添加剂的温和条件下,实现了对有毒污染物对硝基苯酚(PNP)高达94%的光催化转化率。相关研究成果发表在工程技术领域权威Top期刊《Separation and Purification Technology》,我校青年教师郭艳珍博士为第一作者。
对硝基苯酚(PNP)作为一种广泛存在于化工废水中的有毒物质,传统处理方法通常依赖于催化加氢技术。然而,这种方法往往需要高温和高压的苛刻条件,不仅能耗巨大,还伴随着大量的温室气体排放。虽然光催化技术提供了一种在常温常压下利用太阳能的解决方案,但现有的光催化剂普遍存在电荷复合快、还原能力弱的问题,且常常需要引入硼氢化钠等添加剂来维持效率,这又带来了二次污染的风险。为了解决这一难题,团队提出了一种创新的“等离子体热电子辅助II型异质结”设计策略。通过原位生长法,将具有缺氧特性的单斜相氧化钨纳米片紧密锚定在C3N4纳米片上,形成了面面接触的二维/二维异质结构。在模拟太阳光照射下,最优的异质结构在仅2小时内,将PNP的转化率提升至94%,更重要的是,整个过程完全依靠水提供的质子,无需添加任何牺牲剂或化学还原剂,真正实现了绿色可持续。
该工作不仅为设计高效利用太阳能的等离子体异质结催化剂提供了新思路,更有望在实际废水处理中得到应用。